沉積石英巖與變質(zhì)石英巖的一般特征及鑒別

杜龍葉

（成都理工大學(xué)，四川 成都610000）

沉積石英巖指石英顆粒來(lái)源于巖漿巖且膠結(jié)物幾乎全為次生加大石英的石英砂巖，又稱(chēng)正石英巖；石英顆粒來(lái)源于沉積巖的石英巖，則被稱(chēng)為副石英巖。沉積石英巖中石英以及硅質(zhì)的含量一般在95%以上，不含或含有極少的粘土雜基和其它礦物。石英顆粒多為次圓到滾圓狀，分選良好，石英砂很純凈，膠結(jié)物主要為次生加大石英，幾乎沒(méi)有粘土雜基。屬于沉積作用形成的石英砂巖中比較特殊的一類(lèi)，典型的例子有美國(guó)中西部中奧陶世圣彼得堡砂巖。

石英巖是一種變質(zhì)成因的主要由石英組成的巖石。石英含量在90%以上，多見(jiàn)長(zhǎng)石、云母，也有少量的如電氣石、鋯石等礦物。原巖一般是沉積巖，包括石英凈砂巖、硅質(zhì)膠結(jié)的石英砂巖以及生物化學(xué)成因的硅質(zhì)巖，可經(jīng)熱接觸變質(zhì)作用、動(dòng)力變質(zhì)作用、區(qū)域變質(zhì)作用形成石英巖。石英顆粒形狀多樣，有次圓狀、他形粒狀、拉長(zhǎng)條狀等，反映了原巖特征及變質(zhì)過(guò)程中的應(yīng)力條件。根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造的不同，石英巖又有石英巖和片狀石英巖之分；主要區(qū)別在于二者構(gòu)造和顆粒形狀上，石英巖為塊狀構(gòu)造，石英呈粒狀；而片狀石英巖則具有定向拉長(zhǎng)的片狀構(gòu)造，石英為拉長(zhǎng)條狀。

沉積石英巖一詞由orthoquartzite 翻譯而來(lái)，與副石英巖paraquartzite 以及變質(zhì)石英巖metaquartzite 相區(qū)別，沉積石英巖和變質(zhì)石英巖二者成分相當(dāng)，在手標(biāo)本上幾乎不可辨別，但沉積石英巖與變質(zhì)石英巖在成因上有本質(zhì)的區(qū)別，沉積石英巖標(biāo)志著一個(gè)獨(dú)特的沉積過(guò)程，變質(zhì)石英巖則常常與磁鐵礦、赤鐵礦共生或與某個(gè)構(gòu)造活動(dòng)密切相關(guān)而具有重要研究意義，故研究二者的不同之處，已達(dá)到鑒別二者的目的，具有獨(dú)到的研究?jī)r(jià)值。但由于沉積石英巖非常少見(jiàn)，且許多人將沉積石英巖簡(jiǎn)單的理解為沉積而成的石英砂巖或是硅質(zhì)巖，故在國(guó)內(nèi)沉積石英巖的研究較為少見(jiàn)，國(guó)外的研究案例相對(duì)較多，但整體而言相較于變質(zhì)石英巖研究程度則較低，相對(duì)的，變質(zhì)而成的石英巖在自然界中常見(jiàn)，研究相對(duì)普遍而豐富。沉積石英巖與石英巖外觀上十分相近（圖1，圖2），一般呈致密塊狀，二者肉眼上不易區(qū)分。故要區(qū)分沉積石英巖與石英巖只能從鏡下特征入手。本文將分析和總結(jié)沉積石英巖與石英巖在物質(zhì)來(lái)源、礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造上的特征及區(qū)別，最后得到二者的鏡下鑒別特征。

1 物質(zhì)來(lái)源

沉積石英巖的母巖一般為中酸性巖漿巖；不同產(chǎn)狀的巖漿巖中的石英，特點(diǎn)有所不同，如花崗巖中，石英常含有細(xì)小的氣液包裹體或含巖漿副礦物包裹體，如鋯石、獨(dú)居石、電氣石、磷灰石等礦物；而淺成侵入或噴出巖中，石英多為單晶體，具有石英晶體外形，表面干凈，不含氣液或礦物包裹體，無(wú)波狀消光現(xiàn)象，部分顆粒具有破裂紋，偶見(jiàn)港灣狀熔蝕邊。

圖1 沉積石英巖手標(biāo)本照片

圖2 石英巖手標(biāo)本照片

石英巖的原巖多為沉積巖，同種成因，不同巖石類(lèi)型中石英特征有所差別。而沉積巖的石英顆粒，可來(lái)源于巖漿巖、變質(zhì)巖或是沉積巖，若經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離搬運(yùn)后形成，由于河流流域可經(jīng)過(guò)多個(gè)源區(qū)，則巖石中同種礦物可有多種來(lái)源，其特征就很復(fù)雜。不同成因巖石中的石英特點(diǎn)差別較大。其中巖漿巖來(lái)源的石英顆粒特征與上述沉積石英巖中的顆粒特征相似；變質(zhì)巖來(lái)源的石英顆粒，表面多見(jiàn)裂紋，氣液包裹體不甚常見(jiàn)，可見(jiàn)礦物包裹體，但成分為矽線石、電氣石、藍(lán)晶石等變質(zhì)礦物，大多數(shù)石英具有波狀消光，部分也可具有帶狀消光。若石英顆粒具有次生加大邊或呈渾圓狀，則來(lái)源于沉積巖，又被稱(chēng)為再旋回石英。沉積而成的硅質(zhì)巖，化學(xué)成分幾乎只有SiO2。主要由生物化學(xué)作用以及某些火山作用所形成。主要礦物成分為石英、蛋白石、玉髓。經(jīng)變質(zhì)作用形成的石英巖中，可能會(huì)出現(xiàn)脫?；?、重結(jié)晶現(xiàn)象，可保留某些生物骨架的外型，若完全重結(jié)晶，則變成粒徑極細(xì)的純凈石英巖。

2 礦物組成

沉積石英巖石英顆粒多來(lái)源于巖漿巖，則石英顆粒多含氣、液包裹體。膠結(jié)物為次生加大石英，圍繞碎屑石英呈次生加大邊，次生加大石英與原石英碎屑顆粒光性一致。石英及硅質(zhì)含量在95%以上，不含或含有極少的粘土雜基或其它礦物，有時(shí)可見(jiàn)極少量其他膠結(jié)物和填隙物。

變質(zhì)石英巖原巖較為多樣，其中的石英顆粒的來(lái)源復(fù)雜，且原巖形成的過(guò)程及變質(zhì)過(guò)程也可比較復(fù)雜，故石英巖中石英顆粒的特征相對(duì)于沉積石英巖來(lái)說(shuō)復(fù)雜的多。石英含量大于90%，長(zhǎng)石、云母及其他礦物含量則小于10%，可見(jiàn)一些特征的變質(zhì)礦物。

3 結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征

3.1 構(gòu)造特征。沉積石英巖與石英巖外觀上十分相近，呈致密塊狀，二者肉眼上不易區(qū)分。但二者成因上有根本的不同，沉積石英巖是沉積作用形成的一類(lèi)特殊的石英砂巖，結(jié)構(gòu)構(gòu)造上具有碎屑巖特征，常見(jiàn)層面構(gòu)造和層理構(gòu)造，主要受沉積環(huán)境的控制，如濱外淺灘或廣海海岸環(huán)境形成的沉積石英巖，可見(jiàn)斜層理或交錯(cuò)層理，也可見(jiàn)到波痕。石英巖由于變質(zhì)作用的溫壓條件、受到的構(gòu)造應(yīng)力及原巖構(gòu)造的不同，構(gòu)造具有多種類(lèi)型。若原巖為塊狀構(gòu)造，變質(zhì)時(shí)未受構(gòu)造應(yīng)力影響，則保留塊狀構(gòu)造特征，若受構(gòu)造應(yīng)力影響，則具有定向拉長(zhǎng)構(gòu)造。同理，若原巖中有層理構(gòu)造，構(gòu)造應(yīng)力不足以完全改變?cè)瓗r構(gòu)造，則可見(jiàn)到變余層理構(gòu)造，可判斷出原巖的層理構(gòu)造類(lèi)型，如斜層理，交錯(cuò)層理，粒序?qū)永淼取?/p>

3.2 結(jié)構(gòu)特征。沉積石英巖具有一般的石英砂巖具有的砂狀結(jié)構(gòu)，石英顆粒具次生加大邊，加大邊呈近直線狀，具少量膠結(jié)物和填隙物，部分可見(jiàn)孔隙等特征沉積結(jié)構(gòu)。次生加大的石英與石英碎屑顆粒同時(shí)消光，但碎屑石英外表面常有不潔凈的外膜，其成分可能是粘土礦物、氧化鐵或其他物質(zhì)，形成了分辨原生石英顆粒與次生加大石英的界線。

3.3 石英巖結(jié)構(gòu)特征。石英巖中的石英顆粒多呈他形粒狀，受構(gòu)造應(yīng)力影響，常具有波狀消光或帶狀消光。石英巖的結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜多樣：原巖若為石英凈砂巖，且變質(zhì)作用過(guò)程中應(yīng)力不強(qiáng)，則多形成等?；蚪攘ｈ偳读钭兙ЫY(jié)構(gòu)，石英之間的邊界呈平直或圓滑接觸，且存在三個(gè)石英顆粒相交的面角近120°的三邊鑲嵌平衡結(jié)構(gòu)，即“三結(jié)合點(diǎn)”；若受到應(yīng)力擠壓，導(dǎo)致石英顆粒邊界呈鋸齒狀接觸，則為齒狀粒狀變晶結(jié)構(gòu)；原巖若為硅質(zhì)膠結(jié)的石英砂巖，變質(zhì)作用微弱時(shí)，則形成變質(zhì)石英砂巖，其特征為：原硅質(zhì)膠結(jié)的石英砂粒中間分布由硅質(zhì)膠結(jié)物重結(jié)晶形成小顆粒石英，為變余砂狀結(jié)構(gòu)特征。在中高級(jí)變質(zhì)作用后，則成為石英巖。隨著變質(zhì)程度的增加，硅質(zhì)膠結(jié)物發(fā)生完全重結(jié)晶，砂狀結(jié)構(gòu)消失，大多數(shù)石英砂粒形成粒狀多邊形或圓滑狀石英，此時(shí)巖石為鑲嵌粒狀變晶結(jié)構(gòu)，石英砂粒之間呈平直或圓滑接觸；完全變質(zhì)的硅質(zhì)巖，燧石，玉髓等發(fā)生重結(jié)晶形成石英小顆粒，粒徑十分細(xì)小，細(xì)小石英粒之間緊密鑲嵌，為顯微粒狀變晶結(jié)構(gòu)。部分可保留硅質(zhì)巖中的鮞粒結(jié)構(gòu)、碎屑結(jié)構(gòu)、生物結(jié)構(gòu)、隱藻結(jié)構(gòu)以及交代結(jié)構(gòu)等。

4 結(jié)論

4.1 礦物成分上的鑒別特征。沉積石英巖的石英含量（95%以上）一般比變質(zhì)石英巖（90%以上）高，沉積石英巖除石英外主幾乎不含有云母長(zhǎng)石，而變質(zhì)石英巖中可出現(xiàn)云母長(zhǎng)石作為次要礦物。沉積石英巖中一般只可見(jiàn)巖漿巖來(lái)源的石英，成分和顆粒特征均較為單一：即若石英顆粒來(lái)源于淺成侵入巖或火山巖，則顯微鏡下幾乎所有石英顆粒表面干凈，可見(jiàn)發(fā)育裂紋；若來(lái)自于中酸性深成侵入巖，則石英顆粒大多可見(jiàn)氣液包裹體，可存在波狀消光。變質(zhì)石英巖中的石英來(lái)源會(huì)較為復(fù)雜，則石英的特征也比較復(fù)雜。

4.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)造上的鑒別特征。沉積石英巖可發(fā)育沉積成因的層理構(gòu)造或?qū)用鏄?gòu)造；變質(zhì)石英巖多發(fā)育塊狀構(gòu)造、定向拉長(zhǎng)構(gòu)造，存在變余構(gòu)造。

沉積石英巖具砂狀結(jié)構(gòu)，部分可見(jiàn)孔隙等特征沉積結(jié)構(gòu)，鏡下可見(jiàn)特征的平直的次生加大邊，次生加大石英與碎屑石英同時(shí)消光；石英巖多發(fā)育粒狀變晶結(jié)構(gòu)，石英顆粒間可呈平直、鋸齒狀接觸等，顯微鏡下可見(jiàn)由三個(gè)顆粒組成的“三結(jié)合點(diǎn)”特征，代表石英同時(shí)生長(zhǎng)，達(dá)到平衡。

圖3 石英的次生加大邊

圖4 石英巖和石英片巖中的“三結(jié)合點(diǎn)”